水平层状高铁隧道岩体爆破成形控制研究

为解决爆破开挖引起的水平层状围岩隧道成形困难的问题,以在建西延高铁宜君隧道为工程依托,分析了水平层状岩体隧道爆破成形影响因素,包括地质因素、设计因素和施工因素,并提出了爆破参数优化措施,调整了影响隧道爆破成形效果的光爆层厚度和周边眼间距参数,运用有限元软件建立水平层状岩体隧道爆破模型,对优化后爆破方案进行分析,通过对层状岩体隧道围岩损伤特征和超欠挖效果研究,结果表明,爆破参数优化后,隧道超挖最大量控制在0.21 m,有效改善了水平层状岩体爆破成形效果,提高层状岩体围岩稳定性,确保隧道爆破施工安全。     

小净距隧道爆破施工影响的数值模拟分析研究

通过MIDAS/GTS软件对新建隧道爆破施工对邻近既有隧道影响进行了研究,通过分析不同的隧道间距对既有隧道衬砌振速、位移、应力造成的影响得出了以下结论:既有隧道迎爆侧拱腰部位是振速峰值、位移最大值的发生区;既有隧道衬砌最小主应力出现在距爆破面最近的迎爆侧拱顶位置,应加强此区域监测;隧道间距小于12 m的情况下施工需谨慎进行,建议适当减小爆破开挖进尺以减弱对既有隧道影响。     

双向聚能光面爆破周边眼参数确定的新方法

爆破时周边眼属于两端封闭结构,从经典的薄壁内压圆筒理论着手,推导应变能方程与聚能状态下能量分配关系,根据破坏准则对该法周边眼参数进行设计,提出一种隧道聚能光面爆破周边眼参数的确定方法。以张家界吴家边隧道为例,利用此新方法计算其周边眼参数,并结合现场实际的光爆效果,探讨该方法的可行性和计算精度问题。研究结果表明:当聚能装置上聚能缝宽度增大时,往聚能切缝缝两侧汇聚的能量越多,周边眼炮孔间距越大,相同药量作用下破岩效果更佳;聚能影响因素λ增大时,即聚能装置刚度越强,可使周边眼间距显著增大。若取相同周边眼间距,在有聚能装置存在的情况下可减少炸药用量来达到相同光爆效果;围岩等级越高,岩石抗拉强度越强时,周边眼间距明显减小,随聚能影响因素增大,周边眼间距略有增加。在使用该方法计算周边眼间距时,爆破后产生的残余炮孔占95%左右,光面爆破效果良好,可为类似工程提供参考。     

光面爆破技术在山尾旗隧道中的应用

山尾旗隧道施工应用光面爆破技术 ,在Ⅲ级围岩地段进行了全断面光面爆破 ,有效控制了隧道的超欠挖 ,减少了爆破对围岩的扰动 ,加快了掘进速度 ,取得了较理想的效果。文章着重介绍该隧道光爆参数选定、光爆施工工艺及其体会。     

软弱夹层对隧道光面爆破效果影响机理研究

以一实际隧道为工程依托,采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟方法,针对含软弱夹层围岩隧道光面爆破成型效果问题开展研究。根据软弱夹层与隧道光爆层的相对位置关系,对软弱夹层的空间分布形态特征进行归类和概化处理,提出一种适用于分析软弱夹层影响下光爆层爆破成型效果的概化模型;开展软弱夹层对隧道爆破成型效果影响的多工况数值计算,分别从爆炸应力波的传播及爆生气体的楔入2个方面探讨软弱夹层对隧道爆破成型效果的影响机理,推演得到不同软弱夹层赋存状态下隧道爆破成型轮廓分布图式;结合工程实际施工情况,提出软弱夹层条件下隧道超欠挖爆破控制措施并进行爆破试验验证。结果表明,推演的软弱夹层条件下爆破成型与实际吻合较好;爆破参数调整后,隧道爆破成型效果理想。     

水平泥岩砂岩长短眼结合控制爆破施工技术

在隧道施工过程中发现中薄~中厚层状泥砂岩互层层间结合很差,隧道爆破开挖后,开挖轮廓光爆效果较差,超挖较多,严重影响施工质量、安全及进度。通过对水平泥岩砂岩地质相关隧道的施工,认为须依据围岩情况来选择相对的爆破参数才能得到较好的爆破效果,经总结形成了水平泥岩砂岩长短眼结合控制爆破施工方法,并分别从工艺原理、操作要点及适用范围对该工法做了详细介绍,以期为相似地质工程提供经验参考。     

光爆层厚度对光面爆破效果影响的数值分析

采用动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA,在周边眼间距E为500 mm时,对不同光爆层厚度W下泥质灰岩中爆炸应力波的传播规律进行数值模拟研究,得到不同光爆层厚度下岩石单元应力、节点振动速度的衰减规律以及与光爆层厚度的关系,分析光爆层厚度对光面爆破效果的影响.研究表明:当W≤400 mm时,巷道围岩受到的扰动强烈,在围岩远区容易产生裂隙,在近区出现超挖现象;当W=700 mm时,因应力波在相邻炮孔间不能有效迭加而无法形成贯通裂缝,由此导致光爆效果不佳而出现欠挖现象.根据本文的研究结果,在巷道爆破掘进中,当周边眼间距为500 mm时,光爆层厚度宜取W=500～600 mm,而炮眼密集度系数为0.8～1.0较合适.     

爆破振动对既有高速铁路隧道衬砌动力响应的影响

依托合(肥)福(州)铁路闽赣段金山顶隧道新增救援疏散隧道工程,采用动力有限元数值模拟方法,分析不同隧道间距、围岩级别、单响药量情况下爆破振动对邻近既有高速铁路隧道衬砌动力响应的影响规律。研究结果表明:围岩级别和单响药量一定,既有隧道迎爆侧衬砌振速峰值随着隧道间距的增大而减小;隧道间距和单响药量一定,既有隧道迎爆侧衬砌振速峰值随着围岩级别的提高而增大;既有隧道迎爆侧衬砌动拉应力峰值随着隧道间距的增大而减小,当隧道间距3D(D为救援通道洞室宽度)时单响药量占主导地位;当隧洞间距3D时隧道间距占主导地位,单响药量的变化对衬砌的影响不大。根据衬砌的安全振动速度标准及动拉应力允许峰值,提出了爆破作业单响药量控制值。     

浅埋不良地质条件下小净距隧道掘进与减振爆破技术研究

研究目的:研究重庆轻轨新郑区间浅埋、上软下硬地层、软弱夹层岩柱等不良条件下小净距隧道掘进和爆破减振技术,保证围岩与支护结构的稳定性、光爆良好效果和地下管线安全。研究结论:(1)洞口回填松软土层浅埋地段采用超前大管棚支护,并对Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ四种围岩段,采用正三台阶、正二台阶预留核心土、正二台阶及全断面开挖方式,配合采用光爆技术,适合浅埋不良地质条件下双隧道净距仅5.8 m情况下小净距隧道修建;(2)小净距隧道爆破中掏槽孔爆破产生的振动强度最大,通过对不同地质段采取预裂光面爆破和预留光爆层爆破两种方法,掏槽眼分别采取五梅花中空直眼掏槽及斜眼掏槽方法,实测地面测点振速1.8 cm/s,相邻洞内边墙衬砌振速11.02 cm/s,爆破振速满足规程要求,且确保了光爆效果,减振爆破技术可行。     

铁路隧道水压光面爆破施工技术

结合工程实例,介绍了在铁路隧道掘进中所采取的水压光面爆破技术,包括炮孔布置、装药量计算及装药结构等。并通过试点,对比分析了同条件下常规光爆与水压光爆的效果及经济效益。水压光爆能提高隧道单循环掘进进尺,改善断面开挖质量,降低掘进爆破粉尘浓度,创造可观的经济效益。     

大帽山小间距隧道开挖爆破设计

在泉厦高速公路改扩建工程大帽山隧道施工中，针对新建隧道与既有隧道近距离毗邻的施工条件，采取微差减震光面控制爆破技术并通过全程爆破震动监测修正爆破参数，保证了隧道施工和既有线行车的安全。     

基于最佳减震原则的新建隧道对既有隧道微差间隔研究

依托新建嘎拉山公路隧道钻爆法施工,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立新建隧道采用微差爆破的三维数值模型,模拟3段炸药不同间隔时间延时起爆引起既有隧道的动力响应,得到不同时间间隔微差爆破引起既有隧道二次衬砌质点最大振速点的振速时程曲线。计算结果表明:当新建隧道爆破的总药量分成等间隔时间的三段起爆,使不同段别炸药的作用在时间上和空间上错开,创造新的自由面,能够起到减震和良好的破岩效果。最大振速点发生在既有隧道迎爆侧拱墙上,随着微差间隔变大,既有隧道二次衬砌上振速峰值的发生时间延后。当总装药量相同时,微差爆破与瞬时起爆相比能够有效降低爆破振动对既有隧道的影响,且不同间隔时间下的减震效果有所差异。总药量分三段间隔起爆与瞬时起爆相比,振速峰值减小幅度达到63.1%。当起爆间隔大于20 ms后,每段炸药爆破对既有隧道的影响作用独立开来,振速峰值逐渐收敛于单个药包爆破引起的振速峰值。     

下穿隧道爆破施工对既有隧道的振动影响及对策研究

依托云南省盐津县白水江三级电站引水隧洞下穿内昆铁路手扒岩隧道的工程实际,采用LS-DYNA显式动力数值模拟及现场爆破振动监测,对既有隧道受下穿新建隧道爆破施工产生的振动影响和对策进行研究。结果表明:全断面起爆中,D(D为下穿新建隧道洞径,下同)<2.5D0(D0为基准洞径)时,既有隧道的振动速度、振动加速度均随D的增大而增加,且基本呈线性关系;2.5D0≤D<3.5D0时,振动速度及加速度均急剧增大;D≥3.5D0时,振动速度、加速度随D的增加而减小。随两隧道间距的增加,既有隧道考察点的振动速度和加速度均减小;在距离相等时,掌子面未到达前的振动响应大于掌子面离开后的响应;相同爆破参数时,距离越远,受到的振动越小;同时起爆药量越大,受到的振动越大。随围岩的变差,既有隧道处的振动速度增大,振动加速度变化较小。根据不同影响因素与振动速度关系的规律,推导了包含隧道开挖洞径、进尺长度、上下交叉隧道净距、单位药量等参数的隧道开挖爆破振动速度计算公式,并由现场爆破振动监测验证了数值模拟的正确性。同时,针对不同影响因素,提出分部开挖、分段起爆、干扰减振等减小爆破振动影响的对策措施及选择原则,并指出爆破试验及爆破振动监测在近接隧道工程中的重要性和可操作性。     

城镇控制爆破减振技术试验研究

以深圳西乡商业中心旧城旧村改造项目基坑石方爆破工程为依托,针对爆破区域紧邻运营地铁、居民区的复杂环境,爆破振动安全控制要求极其严格,为确保安全,施工初期从施工工艺、施工方法等方面进行了多项减振技术的现场试验,主要在电子雷管延迟间隔设置、减振孔规划、炮孔底部气垫层、爆破作业自由面朝向等方面进行了深入研究,通过爆破振动现场实测值分析减振效果,并对上述各项减振技术进行了量化试验对比分析,获得该爆破施工地质环境条件下可靠的试验数据;在试验数据的支撑下,完善爆破施工技术、工艺、方案,成功地完成了该项目的施工。     

辛店隧道临近既有线施工方案优化与安全技术控制

结合工程实例,介绍在新建隧道洞内采取短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、紧衬砌的工程措施,减少施工对既有隧道影响、确保既有线运营安全和新建隧道施工顺利进行。     

超小净距隧道不同爆破方式现场试验研究

超小净距隧道钻爆法施工过程中,爆破产生的地震波不可避免地对先行隧道衬砌结构产生损伤,会危及其安全和稳定性。南京地铁隧道二号线工程实践,最小净距仅0.309 m,远小于隧道设计规范规定值,进行CRD工法的爆破全过程系统现场试验,分析先行洞衬砌在不同爆破方式作用下的振动波传播及分布规律,结果表明:上台阶爆破时先行洞迎爆侧衬砌产生的振速较大,但切向和水平相差不大,应将上台阶的爆破作为爆破控制的重点,选择合理的掏槽形式和掏槽位置,可以为后续爆破创造足够好的临空面;下台阶爆破对先行洞产生的振速较小,一般不会大于10 cm/s;上下台阶同时爆破作业产生的振速最大,超过爆破安全规程规定值20 cm/s,因此小净距隧道禁止上下台阶同时爆破。     

地下洞室群微振爆破技术及振动控制标准研究

为了减小隧道爆破施工对邻近洞室围岩及周边环境的影响,探明爆破振动控制机理及控制标准,采用经验总结法和理论分析法,将围岩爆破分为常规爆破、弱振爆破、微震爆破和静态爆破四个等级,建立振动波速与材料强度之间的关系,提出爆破振动的控制标准。研究结果表明,微振爆破根据其降振机理划分为跨主振周期法和干扰降振法两种,干扰降振法的降振效果更好,但其技术难度更高,跨主振周期法技术难度相对较小,也相对可靠成熟。京张高铁八达岭长城站左、右到发线爆破施工采用微振爆破跨主振周期法,中洞采用干扰降振法,现场监测表明爆破引起的振动速度满足振速控制要求。     

近距离爆破对既有隧道的振动影响

根据实测资料,运用统计回归方法,进行近距离爆破对隧道周边振动场分布影响的分析,得出结论:最大振动速度出现在隧道迎爆侧的墙壁和拱部,墙脚点振动速度较小,背爆侧振动相对较轻;爆源越近,迎爆侧与背爆侧振动反差越大。比例距离越大,隧道周边的振动峰值速度分布越趋于均匀;爆破夹制作用越大,邻近隧道产生的爆破振动越大;岩体越坚硬完整,振动峰值衰减越慢。提出增加起爆段别,减小单段爆炸药量,增加空孔,改善临空面,减小夹制作用等降低爆破振动的措施。     

运营地铁盾构隧道结构振动响应实测分析

以上海轨道交通八号线运营地铁盾构隧道为科研监测对象,选取目前上海广泛采用的3种典型通、错缝拼装盾构隧道,有、无铺设钢弹簧浮置板的单圆盾构隧道和双圆盾构隧道,分别对隧道内道床和标准块的振动响应进行对比分析.结果表明,采用整体道床,不考虑上、下行列车交汇叠加振动影响的情况下,相同测点处竖向振动峰值加速度,双圆盾构隧道小于单...     

基于分布式光纤的隧道振动监测系统试验研究

运营期隧道突发事件发生频率的不断增高对隧道的健康监测提出了挑战.目前,国内铁路隧道对突发事件自动化监测的研究仍处于初期阶段.为验证京雄高速铁路隧道基于分布式光纤的振动监测系统的实施效果,本文开展了钻机打孔、挖掘机铲土、工程车辆行驶和隧道内落石等振动事件的模拟试验.结果表明:该监测系统对振动事件具有较高的灵敏度,通过时、...